(57)【要約】【課題】  第１のカップリングと第２のカップリングとが分離するときに流体の圧力が作用するのを防止し、各カップリングを安定して分離させる。【解決手段】  自動車側遮断弁３０を形成するピストン部３１は、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａ内に位置する大径部３１Ａと小径穴２２Ｂ内に位置する小径部３１Ｂとから段付状に形成し、ピストン部３１の大径部３１Ａと小径部３１Ｂとの間には大気室３６内に位置して段差部３１Ｃを設け、この段差部３１Ｃの受圧面積を大気中に突出したロッド部３８の断面積とほぼ等しくする。これにより、残存する水素ガスによってピストン部３１に作用する圧力が軸方向で均等になるから、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とは、確実かつ安全に分離することができる。【選択図】        図２
2006017196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の通路が設けられた第１のカップリングと、
該第１のカップリングの軸方向に対向して配置され内部に第２の通路が設けられた第２のカップリングと、
前記第１のカップリングと第２のカップリングとを結合して設けられ、両者間に一定以上の分離方向の外力が加わったときにこれら第１のカップリングと第２のカップリングの相対移動を可能とする結合部材と、
前記第１のカップリングと第２のカップリングの外周側に設けられ、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときに前記第１の通路を遮断する第１の遮断弁と、
前記第２のカップリング内に設けられ、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときに前記第２の通路を遮断する第２の遮断弁とを備えてなる緊急離脱カプラにおいて、
前記第２のカップリングには大径穴と小径穴からなる段付状のシリンダ穴を設け、
前記第２の遮断弁は、前記シリンダ穴の大径穴内に位置する大径部と小径穴内に位置する小径部とからなる段付状のピストン部と、該ピストン部から延びた先端部が大気に開放された部位で前記第１のカップリングに当接するロッド部とにより構成し、
前記ピストン部の大径部と小径部との間には大気に開放された段差部を設け、
該段差部の受圧面積を前記ロッド部の断面積とほぼ等しくする構成としたことを特徴とする緊急離脱カプラ。
【請求項２】
前記第１のカップリングと第２のカップリングとを前記結合部材によって結合した状態では、前記第２の遮断弁は前記第２の通路を前記第１の通路に対して常時連通する構成としてなる請求項１に記載の緊急離脱カプラ。
【請求項３】
前記結合部材は、前記第１のカップリングと第２のカップリングとを結合し、一定以上の分離方向の外力が加わったときに切断する切断ピンとして形成してなる請求項１または２に記載の緊急離脱カプラ。
【請求項４】
前記第１の遮断弁は、前記結合部材によって前記第１のカップリングと第２のカップリングとが結合されているときには前記第１の通路と第２の通路との間を連通し、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときには前記第１の通路を遮断する構成としてなる請求項１，２または３に記載の緊急離脱カプラ。
【請求項５】
前記第１の遮断弁は、前記第１のカップリングと第２のカップリングの外周側に設けられたスライド弁体と、前記第１のカップリングに対して該スライド弁体を前記第１の通路を閉塞する方向に付勢するばね部材と、該ばね部材による前記スライド弁体の移動を前記第１の通路を閉塞した位置で停止するストッパ部材とにより構成してなる請求項１，２，３または４に記載の緊急離脱カプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水素ガス、天然ガス等のガスを充填する充填装置に用いて好適な緊急離脱カプラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車にはガソリン、軽油等の燃料が給油されるようになっている。しかし、昨今では、排気ガス中に含まれる有害物質を減少させるために、水素ガス、天然ガス等を燃料として用いることが実施されている。
【０００３】
また、水素ガス等は自動車側の貯留タンクに非常に高い圧力（以下、超高圧という）をもって充填する必要がある。このため、充填装置のホースが無理に引張られて切断したときに、充填装置側、自動車の貯留タンク側から超高圧なガスが漏れ出さないように、ホースの途中には緊急離脱カプラを取付けている。
【０００４】
この緊急離脱カプラは、ホースの引張り強度よりも弱い脆弱部として形成され、ホースが引張られたときには、脆弱な緊急離脱カプラの部分から分離する。また、緊急離脱カプラには、分離したときに充填装置側、自動車の貯留タンク側の両方からガスが漏れ出さないように、ソケット、プラグの通路にそれぞれ遮断弁を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この従来技術による緊急離脱カプラは、通常はソケットにプラグを挿嵌した状態で該ソケットとプラグとが第１の固定手段により結合され、人為的には分離できない状態になっている。しかし、ホースが過大な力で引張られたときには、第１の固定手段が破壊され、ソケットとプラグとが分離方向に移動するのを許す。
【０００６】
また、ソケットとプラグとが分離方向に移動すると、通路内の圧力が両者を分離させる方向に作用し、係止手段を破壊して、該ソケットとプラグとを完全に分離させる。このときに、ソケット側の流体通路、プラグ側の流体通路は遮断弁によりそれぞれ遮断し、ガスの流出を防止する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２９５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来技術による緊急離脱カプラでは、ソケットとプラグとの間の空間に作用する充填ガスの圧力を利用して係止手段を破壊し、両者を分離させている。
【０００９】
これにより、超高圧で充填される水素ガスの場合、充填ガスの内圧変化により係止手段が破壊され分離しないように、ある程度、係止手段が破壊される力を大きく設定する必要がある。しかし、このように破壊される力を大きく設定すると、内圧が低い場合と高い場合とでは、破壊するのに必要な力が大きく異なってしまう。
【００１０】
また、係止手段が破壊されたときには、ソケットとプラグとの間に残存する水素ガスの超高圧な圧力により、ソケットとプラグが勢いよく分離する可能性がある。このため、例えばソケットに対してプラグを大きな摺動抵抗を与えた状態で挿嵌することが考えられる。しかし、ソケットとプラグとの間に作用する圧力が小さい場合には、ソケットとプラグとを分離できなくなる虞がある。
【００１１】
このように、従来技術による緊急離脱カプラは、水素ガス等の超高圧ガスを自動車等に充填する充填装置には適さないという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、カップリングが分離するときに作用する圧力を最小限に抑えることにより、超高圧な流体を流通させる場合に適用できるようにした緊急離脱カプラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による緊急離脱カプラは、内部に第１の通路が設けられた第１のカップリングと、該第１のカップリングの軸方向に対向して配置され内部に第２の通路が設けられた第２のカップリングと、前記第１のカップリングと第２のカップリングとを結合して設けられ、両者間に一定以上の分離方向の外力が加わったときにこれら第１のカップリングと第２のカップリングの相対移動を可能とする結合部材と、前記第１のカップリングと第２のカップリングの外周側に設けられ、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときに前記第１の通路を遮断する第１の遮断弁と、前記第２のカップリング内に設けられ、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときに前記第２の通路を遮断する第２の遮断弁とを備えている。
【００１４】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記第２のカップリングには大径穴と小径穴からなる段付状のシリンダ穴を設け、前記第２の遮断弁は、前記シリンダ穴の大径穴内に位置する大径部と小径穴内に位置する小径部とからなる段付状のピストン部と、該ピストン部から延びた先端部が大気に開放された部位で前記第１のカップリングに当接するロッド部とにより構成し、前記ピストン部の大径部と小径部との間には大気に開放された段差部を設け、該段差部の受圧面積を前記ロッド部の断面積とほぼ等しくする構成としたことにある。
【００１５】
請求項２の発明によると、前記第１のカップリングと第２のカップリングとを前記結合部材によって結合した状態では、前記第２の遮断弁は前記第２の通路を前記第１の通路に対して常時連通する構成としたことにある。
【００１６】
請求項３の発明によると、前記結合部材は、前記第１のカップリングと第２のカップリングとを結合し、一定以上の分離方向の外力が加わったときに切断する切断ピンとして形成したことにある。
【００１７】
請求項４の発明によると、前記第１の遮断弁は、前記結合部材によって前記第１のカップリングと第２のカップリングとが結合されているときには前記第１の通路と第２の通路との間を連通し、前記第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときには前記第１の通路を遮断する構成としたことにある。
【００１８】
請求項５の発明によると、前記第１の遮断弁は、前記第１のカップリングと第２のカップリングの外周側に設けられたスライド弁体と、前記第１のカップリングに対して該スライド弁体を前記第１の通路を閉塞する方向に付勢するばね部材と、該ばね部材による前記スライド弁体の移動を前記第１の通路を閉塞した位置で停止するストッパ部材とにより構成したことにある。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、第１のカップリングと第２のカップリングに対して一定以上の分離方向の外力が加わったときには、結合部材による結合が解かれるから、前記各カップリングを相対移動させて分離することができる。このときには、第１の遮断弁が第１の通路を遮断して第１のカップリングから流体が流出するのを防止することができる。また、第２の遮断弁が第２の通路を遮断して第２のカップリングから流体が流出するのを防止することができる。
【００２０】
ここで、第２の遮断弁は、大気に開放されたピストン部の段差部の受圧面積を大気に突出したロッド部の断面積とほぼ等しくしているから、残存する流体によってピストン部に作用する圧力を軸方向で均等にすることができる。
【００２１】
従って、流体の圧力によって第２の遮断弁のロッド部が第１のカップリングを押すことがなくなるから、第１のカップリングと第２のカップリングは、外力の作用でのみ分離することができる。これにより、充填する流体の圧力によって各カップリングが勢いよく分離したり、また分離するタイミングが圧力に関係したりすることなく、確実かつ安全に分離することができる。この結果、適用が難しかった超高圧な流体、例えば水素ガスの充填装置に本発明による緊急離脱カプラを適用することができる。
【００２２】
また、第１のカップリングと第２のカップリングとは軸方向に対向して配置しているから、例えばソケットとプラグのように径方向に重ねて配置する場合に比較して、径方向寸法を小さく形成することができる。これにより、例えば水素ガス、天然ガス等を充填する充填装置のホースの途中に無理なく取付けることができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、第１のカップリングと第２のカップリングとを結合部材によって結合した状態では、第２の遮断弁を開弁させて第２の通路を第１の通路に対して常時連通することができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、切断ピンは、第１のカップリングと第２のカップリングが一定以上の分離方向の外力が加わったときに切断することにより、第１のカップリングと第２のカップリングの相対移動を可能とすることができる。また、切断ピンは、材質、太さ寸法等を変更することにより、各カップリングが分離する外力の大きさを容易に設定することができる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、結合部材によって第１のカップリングと第２のカップリングとが結合されているときには、第１の遮断弁は、第１の通路と第２の通路との間を連通し、第１の通路から第２の通路に流体を流通させることができる。一方、第１のカップリングと第２のカップリングとが相対移動したときには、第１の遮断弁は、第１の通路を遮断して流体の流出を止めることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、第１のカップリングと第２のカップリングに対して一定以上の分離方向の外力が加わり、該各カップリングの相対移動が可能になったときには、ばね部材は第１のカップリングに対してスライド弁体を第１の通路を閉塞する方向に移動させる。このときにストッパ部材は、ばね部材によるスライド弁体の移動を第１の通路を閉塞した位置で停止するから、該スライド弁体によって第１の通路を閉塞した状態に保持することができ、第１の通路から流体が漏れるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る緊急離脱カプラを、自動車に水素ガスを供給する充填装置に適用した場合を例に挙げ、図１ないし図７に従って詳細に説明するものとする。
【００２８】
図１において、１は充填エリアに配設された充填装置で、該充填装置１は、例えば水素ガスを燃料とする水素自動車２の貯留タンク（図示せず）に水素ガスを超高圧で充填するものである。
【００２９】
そして、水素ガスの充填装置１は、箱体状に形成され、流量計、各種弁装置等（いずれも図示せず）を内蔵した計量器３と、該計量器３から可撓性をもって延びたホース４とからなり、前記ホース４の途中には、後述する緊急離脱カプラ１１が設けられている。また、ホース４は、計量器３と自動車２とを接続するもので、前記緊急離脱カプラ１１から計量器３側が計量器側ホース部４Ａとなっている。一方、緊急離脱カプラ１１から先端側は自動車側ホース部４Ｂとなり、該自動車側ホース部４Ｂの先端には自動車２の充填口（図示せず）に接続される接続口４Ｃが設けられている。
【００３０】
１１は充填装置１のホース４に設けられた本実施の形態による緊急離脱カプラで、該緊急離脱カプラ１１は、ホース４の引張り強度よりも弱い脆弱部として形成されている。これにより、ホース４が無理に引張られたとき、例えば自動車２の充填口にホース４の接続口４Ｃを接続した状態で該自動車２が誤って走り出した場合に、脆弱な構造の緊急離脱カプラ１１は、積極的に分離してホース４の破損によるガス漏れを防止するものである。
【００３１】
そして、緊急離脱カプラ１１は、図２ないし図７に示す如く、後述する計量器側カップリング１２、自動車側カップリング１７、切断ピン２５、計量器側遮断弁２６、自動車側遮断弁３０等により大略構成されている。
【００３２】
１２はホース４の計量器側ホース部４Ａ先端が取付けられる第１のカップリングとしての計量器側カップリングで、該計量器側カップリング１２は、分離したときに計量器３側に残るものである。また、計量器側カップリング１２は、図２、図３に示す如く、後述するケーシング１３、継手部材１４等により大略構成されている。
【００３３】
１３は計量器側カップリング１２の外形をなすケーシングで、該ケーシング１３は、軸方向の一側に設けられた大径筒部１３Ａと、該大径筒部１３Ａの他端から縮径して他側に延びた小径筒部１３Ｂとにより段付円筒状に形成されている。また、大径筒部１３Ａと小径筒部１３Ｂとの間の段差部は、図２、図３に示す通常の使用状態で後述する計量器側遮断弁２６のスライド弁体２７に当接する当接面１３Ｃとなっている。また、大径筒部１３の外周側には、計量器側遮断弁２６のばね部材２８が当接するばね受１３Ｄが形成され、内周側には継手部材１４が締着される継手取付穴１３Ｅが形成されている。
【００３４】
一方、小径筒部１３Ｂの内部には、軸方向のほぼ中間部に位置して隔壁１３Ｆが設けられ、該隔壁１３Ｆは、後述する自動車側遮断弁３０のロッド部３８先端が当接するものである。また、小径筒部１３Ｂの他端側には、後述の切断ピン２５を挿嵌する挿嵌穴１３Ｇと、ストッパ部材２９を螺着するねじ穴１３Ｈとがそれぞれ径方向に形成されている。
【００３５】
１４はケーシング１３の一端側に取付けられた一方の配管接続部としての継手部材で、該継手部材１４は、ケーシング１３の継手取付穴１３Ｅに気密を保持した状態で締着されている。また、継手部材１４には、ホース４を構成する計量器側ホース部４Ａが接続されている。
【００３６】
１５はケーシング１３に設けられた流入通路で、該流入通路１５は、本発明においては第１の通路として規定されている。ここで、流入通路１５は、継手取付穴１３Ｅから隔壁１３Ｆまで軸方向に延びた軸方向通路１５Ａと、該軸方向通路１５Ａの一側寄りで小径筒部１３Ｂを径方向に貫通して設けられた径方向通路１５Ｂとにより構成されている。
【００３７】
また、１６，１６はケーシング１３の小径筒部１３Ｂ外周側に設けられた２つのシール部材で、該各シール部材１６は、流入通路１５を構成する径方向通路１５Ｂの開口部を軸方向で挟む位置に配設されている。これにより、各シール部材１６は、流入通路１５から外部に水素ガスが漏れるのを防止している。
【００３８】
一方、１７は計量器側カップリング１２の他側に対向して配置された第２のカップリングとしての自動車側カップリングで、該自動車側カップリング１７は、分離したときに水素自動車２側に残るものである。また、自動車側カップリング１７は、図２、図４に示す如く、後述するケーシング１８、閉塞部材１９、継手部材２１等により大略構成されている。
【００３９】
１８は自動車側カップリング１７の外形をなすケーシングで、該ケーシング１８は、軸方向の中間部が拡径部１８Ａとなる段付円筒状に形成されている。また、拡径部１８Ａには、図２、図４に示す通常の使用状態で計量器側遮断弁２６のスライド弁体２７に当接する鍔部１８Ｂが形成されている。一方、ケーシング１８内には、軸方向の一端側に位置して計量器側カップリング１２のケーシング１３の他端部が嵌合する嵌合穴１８Ｃが形成され、軸方向の他端側に位置して継手部材２１が締着される継手取付穴１８Ｄが形成されている。また、ケーシング１８の内周側は、嵌合穴１８Ｃと継手取付穴１８Ｄとの間が後述のシリンダ穴２２となっている。
【００４０】
さらに、ケーシング１８の一端側には、後述の切断ピン２５を挿嵌する径方向の挿嵌穴１８Ｅと、後述のストッパ部材２９が係合する係合溝１８Ｆとが形成されている。
【００４１】
１９はケーシング１８の一端側に設けられた閉塞部材で、該閉塞部材１９は、嵌合穴１８Ｃの奥部に位置してケーシング１８内に締着されている。また、閉塞部材１９には、その中心部にロッド部挿通穴１９Ａが形成され、該ロッド部挿通穴１９Ａは、自動車側遮断弁３０のロッド部３８が軸方向に変位するものである。そして、閉塞部材１９には、水素ガスが外部に漏れないように、外周側とロッド部挿通穴１９Ａにそれぞれシール部材２０が設けられている。
【００４２】
２１はケーシング１８の他端側に取付けられた他方の配管接続部としての継手部材で、該継手部材２１は、ケーシング１８の継手取付穴１８Ｄに気密を保持した状態で締着されている。また、継手部材２１には、ホース４を構成する自動車側ホース部４Ｂが接続されている。
【００４３】
２２はケーシング１８の内周側に位置して嵌合穴１８Ｃと継手取付穴１８Ｄとの間に形成されたシリンダ穴を示している。このシリンダ穴２２は、図５に示す如く、軸方向の一側が大径穴２２Ａとなり、軸方向の他側が小径穴２２Ｂとなり、大径穴２２Ａと小径部２２Ｂとの間が段差部２２Ｃとなっている。また、シリンダ穴２２は、大径穴２２Ａが直径寸法ｄ1、小径穴２２Ｂが直径寸法ｄ2に形成され、小径穴２２Ｂの直径寸法ｄ2は、大径穴２２Ａの直径寸法ｄ1よりもΔｄだけ小径に形成されている。
【００４４】
２３はケーシング１８に設けられた流出通路で、該流出通路２３は、本発明においては第２の通路として規定されている。ここで、流出通路２３は、自動車側カップリング１７の一部を構成するもので、継手部材２１に連通している。また、流出通路２３は、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａから拡径部１８Ａの外周面に径方向に貫通した径方向通路２３Ａと、後述するピストン部３１のガス穴３１Ｅと、環状室３４、ばね室３５とにより構成されている。
【００４５】
また、２４，２４はケーシング１８の拡径部１８Ａ外周側に設けられた２つのシール部材で、該各シール部材２４は、流出通路２３を構成する径方向通路２３Ａの開口部を軸方向で挟む位置に配設されている。これにより、各シール部材２４は、流出通路２３から外部に水素ガスが漏れるのを防止している。
【００４６】
次に、２５は計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７との間に設けられた結合部材としての切断ピンを示している。この切断ピン２５は、計量器側カップリング１２を形成するケーシング１３の挿嵌穴１３Ｇと自動車側カップリング１７を形成するケーシング１８の挿嵌穴１８Ｅに亘って径方向に挿嵌されている。そして、切断ピン２５は、通常の使用状態では計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを軸方向に位置決めした状態で結合している。
【００４７】
一方、切断ピン２５は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを分離する方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上の外力が加わったときに破断し、該計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを分離させるものである。
【００４８】
ここで、切断ピン２５によって結合している計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７には、両者を分離する方向に水素ガスの圧力が作用しないため、切断ピン２５は、手で引張ったときに切断されない程度まで脆弱に形成することができ、分離動作の反応を良好にすることができる。
【００４９】
２６は計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７の外周側に設けられた第１の遮断弁としての計量器側遮断弁で、該計量器側遮断弁２６は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが相対移動したときに流入通路１５を遮断するものである。また、計量器側遮断弁２６は、後述のスライド弁体２７、ばね部材２８、ストッパ部材２９等により構成されている。
【００５０】
２７は計量器側遮断弁２６の弁体を形成するスライド弁体で、該スライド弁体２７は、厚肉な段付円筒体として形成されている。また、スライド弁体２７の一端側には、計量器側カップリング１２を形成するケーシング１３の小径筒部１３Ｂがシール部材１６を介して摺動可能に挿通する小径摺動穴２７Ａが形成されている。一方、スライド弁体２７の他端側には、自動車側カップリング１７を形成するケーシング１８の拡径部１８Ａがシール部材２４を介して摺動可能に挿通する大径摺動穴２７Ｂが形成されている。また、スライド弁体２７には、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが切断ピン２５で結合された通常の使用状態で、流入通路１５と流出通路２３とを連通する連通路２７Ｃが例えばコ字状に形成されている。
【００５１】
そして、スライド弁体２７は、通常の使用状態では連通路２７Ｃを介して流入通路１５と流出通路２３とを連通し、該流入通路１５から流出通路２３に水素ガスを流通させる。一方、スライド弁体２７が軸方向に摺動したときには、連通路２７Ｃと流入通路１５の径方向通路１５Ｂとの位置をずらすことにより、該流入通路１５を遮断することができる。
【００５２】
２８は計量器側カップリング１２を構成するケーシング１３のばね受１３Ｄとスライド弁体２７との間に配設されたばね部材で、該ばね部材２８は、切断ピン２５が切断したときに、スライド弁体２７を流入通路１５を閉塞する方向に付勢することにより、該スライド弁体２７を軸方向に移動させ、小径摺動穴２７Ａで流入通路１５の径方向通路１５Ｂを閉塞させるものである。
【００５３】
また、２９はケーシング１３のねじ穴１３Ｈに螺着されたストッパ部材を示している。このストッパ部材２９は、図６に示す如く、ばね部材２８に付勢されて他側に移動するスライド弁体２７に当接することにより、小径摺動穴２７Ａの内周面で流入通路１５の径方向通路１５Ｂを閉塞する位置にスライド弁体２７を停止させるものである。
【００５４】
また、ストッパ部材２９は、図３、図４に示すように、通常の使用状態では自動車側カップリング１７のケーシング１８に形成された係合溝１８Ｆに係合することにより、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを回転方向で固定し、相対回転による荷重が切断ピン２５に作用しないようにする機能も有している。
【００５５】
そして、計量器側遮断弁２６は、図２に示すように、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが切断ピン２５により結合された状態では、スライド弁体２７の連通穴２７Ｃが計量器側カップリング１２に設けられた流入通路１５の径方向通路１５Ｂと自動車側カップリング１７に設けられた流出通路２３の径方向通路２３Ａに連通し、水素ガスの流通を許す。
【００５６】
一方、切断ピン２５を切断して計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが分離方向に相対移動したときには、図６に示す如く、ばね部材２８がスライド弁体２７を他側に移動することにより、連通路２７Ｃと流入通路１５の径方向通路１５Ｂとをずらして該径方向通路１５Ｂを小径摺動穴２７Ａで閉塞し、流入通路１５を遮断して水素ガスの流出を止める。
【００５７】
３０は自動車側カップリング１７に設けられた第２の遮断弁としての自動車側遮断弁で、該自動車側遮断弁３０は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが相対移動したときに流出通路２３を遮断するものである。また、自動車側遮断弁３０は、後述のピストン部３１、ロッド部３８、ばね部材３９等により構成されている。
【００５８】
３１は自動車側遮断弁３０の弁体を構成するピストン部で、該ピストン部３１は、ケーシング１８のシリンダ穴２２内に軸方向に摺動可能に挿嵌されている。ここで、ピストン部３１は、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａ内に位置する大径部３１Ａと、シリンダ穴２２の小径穴２２Ｂ内に位置する小径部３１Ｂとにより段付状に形成され、大径部３１Ａと小径部３１Ｂとの間は段差部３１Ｃとなっている。
【００５９】
また、ピストン部３１の一端部には蓋部３１Ｄが設けられ、該蓋部３１Ｄには、流出通路２３の一部をなすガス穴３１Ｅが形成されている。さらに、大径部３１Ａの外周側には、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａに気密に摺接するシール部材３２が装着され、小径部３１Ｂの外周側には、シリンダ穴２２の小径穴２２Ｂに気密に摺接するシール部材３３が装着されている。
【００６０】
ここで、ピストン部３１を構成する大径部３１Ａ、小径部３１Ｂおよび段差部３１Ｃの直径寸法について図５を参照しつつ説明する。まず、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａに位置する大径部３１Ａは、直径寸法Ｄ1をもって形成されている。この大径部３１Ａの直径寸法Ｄ1は、該大径部３１Ａの外周側に装着されたシール部材３２外周までの直径寸法、即ち、シリンダ穴２２の大径穴２２Ａの直径寸法ｄ1と等しくなる。また、シリンダ穴２２の小径穴２２Ｂに位置する小径部３１Ｂは、直径寸法Ｄ2をもって形成されている。この小径部３１Ｂの直径寸法Ｄ2は、該小径部３１Ｂの外周側に装着されたシール部材３３外周までの直径寸法、即ち、シリンダ穴２２の小径穴２２Ｂの直径寸法ｄ2と等しくなる。
【００６１】
そして、段差部３１Ｃの軸方向受圧面積は、大径部３１Ａの直径寸法Ｄ1と小径部３１Ｂの直径寸法Ｄ2とから求めることができ、後述するロッド部３８の断面積とほぼ等しい面積に設定されている。即ち、段差部３１Ｃの軸方向受圧面積を決定する大径部３１Ａの直径寸法Ｄ1、小径部３１Ｂの直径寸法Ｄ2と、ロッド部３８の断面積を決定する直径寸法Ｄ3とは、下記数１の関係にある。
【００６２】
【数１】
2006017196.tif 000003
【００６３】
このように段差部３１Ｃの軸方向受圧面積を、ロッド部３８の断面積とほぼ等しく設定した上で、段差部３１Ｃを大気に開放された後述の大気室３６に配置することにより、流出通路２３内に残存する水素ガスによってピストン部３１を軸方向の他側に押動するように作用する圧力とピストン部３１を軸方向の一側に押動するように作用する圧力とを均等にすることができる。これにより、水素ガスの圧力によってピストン部３１Ｂ、ロッド部３８が勢いよく変位するような事態を未然に防ぐことができる。
【００６４】
また、ピストン部３１は、蓋部３１Ｄと閉塞部材１９との間に流出通路２３の径方向通路２３Ａに連通する環状室３４を画成し、蓋部３１Ｄと継手部材２１との間に継手部材２１に連通するばね室３５を画成している。そして、環状室３４、ばね室３５は、ピストン部３１のガス穴３１Ｅ、径方向通路２３Ａと共に流出通路２３を構成している。また、ピストン部３１は、シリンダ穴２２との間に後述の大気室３６を画成している。
【００６５】
３６はピストン部３１とシリンダ穴２２との間に画成された大気室を示している。この大気室３６は、ピストン部３１の小径部３１Ｂ、段差部３１Ｃとシリンダ穴２２の大径穴２２Ａ、段差部２２Ｃとによって画成され、ピストン部３１の変位によって軸方向寸法が可変な環状空間として形成されている。また、大気室３６は、流出通路２３とは隔絶された状態で、大気通路３７を介して大気に開放されている。
【００６６】
これにより、大気室３６は、ピストン部３１の段差部３１Ｃを大気に開放することができる。しかも、大気室３６は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが相対移動してピストン部３１が一側に変位したときに、流出通路２３の径方向通路２３Ａに連通し、該径方向通路２３Ａ、スライド弁体２７の連通路２７Ｃに残存した水素ガス（圧力）を大気に逃すことができる。
【００６７】
３８はピストン部３１の蓋部３１Ｄから一側に延びて設けられた円柱状のロッド部で、該ロッド部３８は、先端部が閉塞部材１９のロッド部挿通穴１９Ａ（シール部材２０）を通って気密状態で外部に突出している。
【００６８】
ここで、ロッド部３８は、その先端部を大気に開放された部位でケーシング１３の隔壁１３Ｆに当接させることにより、ピストン部３１を後述のばね部材３９に抗して他側に押動するものである。そして、ロッド部３８の長さ寸法は、通常の使用状態では、流出通路２３の径方向通路２３Ａを環状室３４に連通させる位置にピストン部３１を配置する寸法に設定されている。また、ロッド部３８は、直径寸法Ｄ3をもって形成され、その断面積はピストン部３１の段差部３１Ｃの受圧面積と等しくなっている。
【００６９】
３９はばね室３５内に位置してピストン部３１の蓋部３１Ｄと継手部材２１との間に配設されたばね部材で、該ばね部材３９は、切断ピン２５が切断したときに、ピストン部３１を軸方向の一側に移動させ、該ピストン部３１を流出通路２３の径方向通路２３Ａを遮断する位置に配置するものである。
【００７０】
そして、自動車側遮断弁３０は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが切断ピン２５により結合された状態では、図４に示すように、ロッド部３８を計量器側カップリング１２を構成するケーシング１３の隔壁１３Ｆに当接させることにより、ばね部材３９に抗してピストン部３１を他側に押動し、流出通路２３の径方向通路２３Ａを環状室３４に連通させる。これにより、流出通路２３を構成する径方向通路２３Ａ、環状室３４、ピストン部３１のガス穴３１Ｅ、ばね室３５を連通させて水素ガスの流通を許す。
【００７１】
一方、切断ピン２５を切断して計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが分離方向に相対移動したときには、図６に示す如く、ばね部材３９によってピストン部３１を一側に移動し、該ピストン部３１によって流出通路２３の径方向通路２３Ａを遮断して水素ガスの流出を止める。また、ピストン部３１が流出通路２３の径方向通路２３Ａを遮断したときには、該径方向通路２３が大気室３６に連通するから、スライド弁体２７の連通路２７Ｃ内に残存する水素ガスを大気通路３７を介して逃すことができる。
【００７２】
本実施の形態による充填装置１は、上述したような構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
【００７３】
まず、充填装置１の充填エリアに自動車２を停車し、充填口を開く。そして、充填装置１のホース４先端に設けられた接続口４Ｃを充填口に接続し、計量器３から水素ガスを供給する。これにより、ホース４を介して自動車２に水素ガスを充填することができる。
【００７４】
次に、充填装置１のホース４に設けられた緊急離脱カプラ１１の動作について説明する。
【００７５】
充填装置１により自動車２に水素ガスを充填しているときに、運転者が誤まって自動車２を発進させてしまい、ホース４を無理に引張ってしまうことが考えられる。
【００７６】
このような場合、緊急離脱カプラ１１には、図２に示すように、計量器側カップリング１２を計量器３側となる矢示Ａ方向に引張る力と自動車側カップリング１７を自動車２側となる矢示Ｂ方向に引張る力とが作用する。そして、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを分離するように働く矢示Ａ，Ｂ方向の引張り力が一定以上になると、図６に示すように、切断ピン２５が切断し、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが分離方向に相対移動する。
【００７７】
このように、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが分離方向に相対移動すると、計量器側遮断弁２６が流入通路１５を遮断し、自動車側遮断弁３０が流出通路２３を遮断する。これにより、ホース４に引張り力が作用した初期の段階で計量器側カップリング１２、自動車側カップリング１７からの水素ガスの漏れを阻止することができる。
【００７８】
また、流入通路１５と流出通路２３とを遮断したときには、計量器側遮断弁２６を構成するスライド弁体２７の連通路２７Ｃ内に水素ガスが残存するが、この水素ガスの一部は、大気室３６、大気通路３７から排出でき、残りの一部は計量器側カップリング１２のケーシング１３とスライド弁体２７との隙間から排出することができる。
【００７９】
そして、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを分離方向にさらに引張ると、図７に示すように、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とは完全に分離することができる。
【００８０】
また、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが分離方向に相対移動したときには、超高圧な水素ガスが計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを分離させるように作用するから、分離動作時に勢いよく分離することがある。
【００８１】
しかし、計量器側カップリング１２にロッド部３８を介して当接する自動車側遮断弁３０のピストン部３１には、水素ガスの圧力が軸方向で均等に作用しているから、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７との分離動作時に各カップリング１２，１７が勢いよく分離するような事態を未然に防ぐことができる。
【００８２】
かくして、本実施の形態によれば、自動車側カップリング１７には大径穴２２Ａと小径穴２２Ｂからなる段付状のシリンダ穴２２を設け、自動車側遮断弁３０は、前記シリンダ穴２２の大径穴２２Ａ内に位置する大径部３１Ａと小径穴２２Ｂ内に位置する小径部３１Ｂとからなる段付状のピストン部３１と、該ピストン部３１から延びた先端部が大気に開放された部位で計量器側カップリング１２に当接するロッド部３８とにより構成している。そして、前記ピストン部３１の大径部３１Ａと小径部３１Ｂとの間には大気室３６内に位置して段差部３１Ｃを設け、該段差部３１Ｃの受圧面積を前記ロッド部３８の断面積とほぼ等しくする構成としている。
【００８３】
これにより、自動車側遮断弁３０は、大気に開放されたピストン部３１の段差部３１Ｃの受圧面積を大気に突出したロッド部３８の断面積とほぼ等しくしているから、残存する水素ガスによってピストン部３１に作用する圧力を軸方向で均等にすることができる。
【００８４】
従って、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とは、分離方向に作用する外力でのみ分離させることができるから、水素ガスの圧力により勢いよく分離するような事態を未然に防ぐことができ、確実かつ安全に分離することができる。この結果、緊急離脱カプラ１１を適用が難しかった超高圧な水素ガスの充填装置１に適用することができる。
【００８５】
しかも、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とは軸方向に対向して配置しているから、例えばソケットとプラグのように径方向に重ねて配置する場合に比較して、緊急離脱カプラ１１の径方向寸法を小さく形成することができる。これにより、充填装置１のホース４の途中にも、緊急離脱カプラ１１を無理なく取付けることができる。
【００８６】
また、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを切断ピン２５によって結合した通常の使用状態では、自動車側遮断弁３０を開弁状態とし、流出通路２３をスライド弁体２７の連通路２７Ｃを介して流入通路１５に常時連通することができる。これにより、水素ガスを水素自動車２の貯留タンクに円滑に充填することができる。
【００８７】
また、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを結合する結合部材として、一定以上の分離方向の外力が加わったときに切断する切断ピン２５を用いているから、切断ピン２５の材質、太さ寸法等を変更することにより、各カップリング１２，１７が分離する外力の大きさを容易に設定することができる。
【００８８】
さらに、計量器側遮断弁２６は、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７の外周側に設けられたスライド弁体２７と、前記計量器側カップリング１２に対して該スライド弁体２７を流入通路１５の径方向通路１５Ｂを閉塞する方向に付勢するばね部材２８と、該ばね部材２８による前記スライド弁体２７の移動を前記流入通路１５の径方向通路１５Ｂを閉塞した位置で停止するストッパ部材２９とにより構成している。
【００８９】
従って、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とを切断ピン２５によって結合した状態では、スライド弁体２７の連通路２７Ｃを流入通路１５と流出通路２３に常時連通することができる。一方、計量器側カップリング１２と自動車側カップリング１７とが相対移動が可能になったときには、ばね部材２８によってスライド弁体２７を流入通路１５を閉塞する方向に移動し、ストッパ部材によってスライド弁体２７の移動を流入通路１５を閉塞した位置で停止することができる。
【００９０】
この結果、スライド弁体２７によって流入通路１５を閉塞した状態に保持することができるから、該流入通路１５から水素ガスが漏れるのを防止することができ、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態に係る緊急離脱カプラを備えた充填装置を示す外観図である。
【図２】実施の形態による緊急離脱カプラを通常の使用状態で示す縦断面図である。
【図３】計量器側カップリングの周辺部を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
【図４】自動車側カップリングの周辺部を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
【図５】自動車側遮断弁の周辺部を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。
【図６】計量器側カップリングと自動車側カップリングが相対移動して各遮断弁が閉弁した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。
【図７】計量器側カップリングと自動車側カップリングを分離した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１１  緊急離脱カプラ
１２  計量器側カップリング（第１のカップリング）
１５  流入通路（第１の通路）
１７  自動車側カップリング（第２のカップリング）
２２  シリンダ穴
２２Ａ  大径穴
２２Ｂ  小径穴
２２Ｃ  段差部
２３  流出通路（第２の通路）
２５  切断ピン（結合部材）
２６  計量器側遮断弁（第１の遮断弁）
２７  スライド弁体
２８，３９  ばね部材
２９  ストッパ部材
３０  自動車側遮断弁（第２の遮断弁）
３１  ピストン部
３１Ａ  大径部
３１Ｂ  小径部
３１Ｃ  段差部
３１Ｄ  蓋部
３１Ｅ  ガス穴
３６  大気室
３７  大気通路
３８  ロッド部
Ｄ1  大径部の直径寸法
Ｄ2  小径部の直径寸法
Ｄ3  ロッド部の直径寸法
【図１】
2006017196.tif 000004
【図２】
2006017196.tif 000005
【図３】
2006017196.tif 000006
【図４】
2006017196.tif 000007
【図５】
2006017196.tif 000008
【図６】
2006017196.tif 000009
【図７】
2006017196.tif 000010